Arxiu d'etiquetes: pseudofòssil

Ötzi, la momia del gel, segueix fascinant

Amb més de cinc mil anys d’edat, Ötzi és la mòmia humana més antiga que es coneix i una de les més estudiades per la ciència. Va ser descoberta en 1991 als Alps i des de llavors no ha deixat de donar informació sobre com era la vida al Neolític. T’animes a descobrir tots els seus secrets?

QUÈ ÉS UNA MÒMIA?

Les mòmies són cossos conservats de persones i animals que encara conserven la pell. Les més famoses són les egípcies, conservades gràcies als processos químics aplicats als cadàvers (embalsamament), encara que moltes altres cultures practicaven la momificació. Però les mòmies també poden donar-se de manera natural si les condicions són idònies per evitar la descomposició, com llocs humits i pantanosos, en el fred de les muntanyes i regions polars o en zones seques i sorrenques com els deserts. A més de la pell, altres estructures que poden conservar-se al llarg dels mil·lennis són les ungles, pèl i evidentment ossos i dents.

momia, mummy, natural, mireia querol rovira
Mòmia natural al Museu Britànic, Londres. Foto: Mireia Querol Rovira

A diferència dels fòssils, que tenen milions d’anys, les mòmies no solen superar els milers d’anys, encara que es conserven fòssils de dinosaures amb impressions de pell o escates. Si vols saber més sobre els processos de fossilització, et convidem a llegir Coneixent els fòssils i la seva edat. Ötzi, per no superar els 11.000 anys d’edat, es tracta d’un subfòssil.

QUI ERA ÖTZI?

Ötzi, l’Home de Similaun, l’Home de Hauslabjoc o simplement l’Home de Gel, va ser descobert a la Vall d’Ötz (a la frontera austríaco-italiana dels Alps) per uns alpinistes el 1991 a 3.200 metres d’altura. Gràcies a una tempesta al Sàhara, la pols va arribar fins als Alps i al escalfar-se amb el Sol, va fondre el gel més del que és habitual i va deixar en part descobert a Ötzi, que portava més de 5.000 anys sota el gel. No va ser fins al seu posterior estudi que es va descobrir la seva antiguitat real, ja que in situ es pensava que era un alpinista accidentat.

Ötzi, abans de ser extret de la muntanya. Foto: Paul Hanny / Museu Arqueològic del Tirol del Sud

Gràcies a la tècnica del carboni 14, es va determinar que Ötzi va morir cap al 3.255 a.C. (Calcolític, Edat del Coure), el que el convertia en la mòmia més antiga del món millor conservada. A més del cos, es van trobar més de 70 objectes personals (armes, roba, eines…), el que va donar més informació sobre la vida d’aquest home prehistòric.

Primer pla d’Ötzi. Font

UN HOMO SAPIENS MODERN

Al llarg de diversos articles hem parlat de altres espècies que ens van precedir, però Ötzi pertanyia a la nostra espècie, és a dir, Homo sapiens. Els primers Homo sapiens, apareguts a l’Àfrica fa 200.000 anys, van representar la transició evolutiva entre el H. heidelbergensis africà als primers humans moderns. Després de més de 7 milions d’anys d’evolució, H. sapiens som els únics hominins supervivents.

Reconstrucció d’Ötzi, per Alfons i Adrie Kennis. Foto: Thilo Parg

H. sapiens van migrar d’Àfrica fins a la resta de continents, un tema que per la seva extensió no podem tractar en aquest article. Si vols saber sobre com la paleoparasitologia ens ajuda a seguir les rutes migratòries dels nostres avantpassats no et perdis aquest article . Quan Ötzi vivia, els Neandertals ja s’havien extingit feia uns milers d’anys i els seus avantpassats sapiens portaven bastant temps a Europa (des de feia uns 45.000 anys).

El que diferencia H. sapiens d’altres espècies és un crani molt arrodonit i gran (1000-1400 cm 3) en comparació amb el cos, un rostre pla i vertical, dents petites, una mandíbula gens robusta i la presència de mentó, característica que no té cap de les espècies precedents.

Comparació del crani de sapiens i neanderthalensis on es veu la presència de mentó (“chin”). Cleveland Museum of Natural History. Foto de Matt Celeskey.

A nivell d’esquelet, com altres hominins recents, Ötzi i nosaltres estem perfectament adaptats al bipedisme, amb una constitució lleugera distintiva. Tenim uns membres inferiors llargs i gràcils, amb el fèmur inclinat cap al genoll per mantenir el centre de gravetat sota el cos. La pelvis és estreta i curta. La columna està corbada per mantenir l’equilibri i distribuir el pes de forma eficient al caminar, amb fortes vèrtebres lumbars. Els braços són relativament curts i les mans àgils i amb excel·lent precisió prènsil, amb falanges llargues i primes comparades amb les dels neandertals.

Reconstrucció d’Ötzi, un H. sapiens com tu. Foto: Thilo Parg

A nivell cognitiu, el que ens diferencia de la resta d’espècies hominines és la capacitat de pensament simbòlic (representació de la natura mitjançant símbols i pensament abstracte), encara que el debat segueix obert ja que els neandertals presentaven comportaments que podrien considerar simbòlics (com decorar-se el cos amb joies o pintures). El que està clar és que ja fa 40.000 anys, va aparèixer a Europa l’evidència més clara de comportament modern, amb l’aparició de la pintura rupestre i l’escultura. La innovació tecnològica, l’agricultura i la ramaderia són altres dels nostres trets distintius.

QUINA VALUOSA INFORMACIÓ ENS HA REVELAT LA CIÈNCIA SOBRE ÖTZI?

S’han utilitzat diferents tècniques que han anat revelant informació sobre la mòmia i canviant les diferents hipòtesis sobre ella a mesura que avança la tecnologia.

Científic examinant a Ötzi. © South Tyrol Museum of Archaeology/EURAC/Samadelli/Staschitz

CARBONI 14 I DENTICIÓ: EDAT

Ötzi tenia uns 46 anys d’edat quan va morir (l’esperança de vida en l’Edat de Coure eren uns 35 anys). Aquesta dada prové de l’estudi de les dents, que estan desgastades, potser per menjar gra durant tota la seva vida. Per conèixer la seva antiguitat, es va realitzar la prova del carboni 14 al seu cos i vestimenta. Té aproximadament 5.300 anys. Es calcula que passava uns 45 quilos i mesurava 1,60 m.

TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTERITZADA (TAC)

Un  TAC  (o escàner) en el cos de Ötzi va posar al descobert que patia diversos problemes bucals, com càries (potser deguda al consum de pa i civada), periodontitis (piorrea), i dents desgastades d’usar-les com a eina de esquinçament. També va perdre part d’un molar i va patir un cop en un incisiu.

Mà de l’Home de Gel. Foto: Robert Clark
Peus d’Ötzi. Foto: Robert Clark

També patia artritis, càlculs biliars, tenia un bony en un dit del peu, trencaments en nas i costelles que es van curar abans de la mort i tenia els pulmons negres d’inhalar CO2, potser de les fogueres. S’han trobat més de 60 tatuatges en tot el seu cos (els més antics que es coneixen), consistents en petites línies, creus i punts. Es feien amb petits talls que després es fregaven amb carbó. No semblen decoratius, per la qual cosa s’especula que formessin part d’algun tractament per millorar l’artirtis, ja que assenyalen els punts on patia dolor.

La mòmia té 61 tatuatges, molts d’ells simples línies. Foto: Marco Samadelli and Gregor Staschitz / Museu Arqueològic del Tirol del Sud

En el seu sistema també tenia nivells alts d’arsènic, probablement per haver treballat amb minerals i metalls.

L’ÚLTIM SOPAR

Una anàlisi de l’estómac va revelar que havia menjat unes dues hores abans de morir. Va menjar cabra dels alps, cereals i plantes no identificades. Es van trobar 30 tipus diferents de pol·len, de manera que probablement va morir a la primavera. Però també es van trobar ous de paràsits que causen la malaltia de Lyme, que afecta principalment al sistema vascular, nerviós i esquelet.

Contingut estomacal de l’Home de Gel. Foto: Robert Clark

RAIGS X: ¿ACCIDENT O ASSASSINAT?

En primera instància es va creure que Ötzi havia mort a causa d’una caiguda per una glacera. Però les radiografies van mostrar la presència d’una punta de fletxa en la seva espatlla, de manera que els investigadors van analitzar amb més atenció el cos i van trobar diverses ferides en mans i tors i un cop al cap, la causa de la seva mort.

otzi x-ray
Radiografia del tors d’Ötzi, punta de fletxa assenyalada en vermell. Foto: Robert Clark

ANÀLISI D’ADN: PATIA DIVERSES MALALTIES

Es van fer proves d’ADN en diverses mostres de sang, i es van trobar fins a 3 tipus de sang diferent. La sang del seu ganivet de sílex no és seva: tot apunta que es va veure embolicat en una baralla amb diverses persones i va ser assassinat. El seu cos no es va trobar en una posició natural, de manera que es barregen dues hipòtesis: o bé un company va intentar ajudar-lo a extreure la fletxa o els enemics van intentar recuperarla. En qualsevol cas, no es van emportar els estris d’avançada tecnologia i roba d’abric d’Ötzi. Per què? El misteri segueix obert.

Ropa que llevaba Ötzi. Fuente
In primo piano l'accetta della mummia di Similaun
La destral d’Ötzi (primer pla) té la fulla de coure, el que indica un alt status i és l’única de l’epoca amb el mànec de fusta intacte. Font

El 2008 es publicar el genoma complet de l’Home de Gel. Així es va descobrir que era intolerant a la lactosa, la seva sang era de tipus 0 , tenia els ulls marrons, patia del cor i artèries i està emparentat amb els actuals habitants de Còrsega i Sardenya. A més, de 3.7000 mostres d’ADN donada per voluntaris del Tirol, s’han trobat 19 individus que comparteixen una mutació genètica amb Ötzi.

ADN NO HUMÀ EN ÖTZI

Les mostres de ADN no humà solen ser de bacteris que viuen en el nostre cos. Una biòpsia al maluc va treure a la llum la presència d’ADN d’un bacteri (Treponema denticola) implicat en la malaltia periodontal, que confirmava els resultats del TAC. També es van trobar restes del bacteri Clostridium i Helicobacter pylori, per la qual cosa tindria un fort mal de panxa i diarrees el dia de la seva mort. No solament això, l’estudi de Helicobacter d’Ötzi ha llançat noves dades sobre les migracions humanes, l’origen de les poblacions europees i l’impacte en la nostra evolució.

Més de 25 anys estudiant a Ötzi. Foto: Esame Colorimetrico / Museu Arqueològic de Tirol del Sud

VOLS VEURE A ÖTZI?

Tan important és aquest descobriment, que li han dedicat un museu pràcticament sencer per a ell: el Museu d’Arqueologia del Tirol del sud, a Bolzano. Allà hi ha exposada la impressionant roba que portava, fabricada amb pells d’animals com óssos i cabres, les seves sabates, de doble capa i farcit de palla, les seves eines, armes … fins la farmaciola que portava. I ell mateix, per descomptat, conservat a -6º. Potser algun dia el sentirem “parlar”: estan intentant recostruir el seu to de veu a partir de les cordes vocals.

Ötzi a la seva cambra frigorífica. Foto: © South Tyrol Museum of Archaeology/Ochsenreiter

Encara no se sap qui era. Potser un personatge important? Un hàbil caçador? Un agricultor o un ramader? Un remeier? Probablement mai ho sabrem. El que és segur és que ell mai podria arribar a imaginar-se les atencions que seguiria rebent 5.000 anys després de la seva mort. mireia querol rovira

Knowing fossils and their age

In All You Need Is Biology we often make reference to fossils to explain the past of living beings. But what is exactly a fossil and how is it formed? Which is the utility of fossils? Have you ever wondered how science knows the age of a fossil? Read on to find out!

WHAT IS A FOSSIL?

If you think of a fossil, surely the first thing that comes to your mind is a dinosaur bone or a petrified shell that you found in the forest, but a fossil is much more. Fossils are remnants (complete or partial) of  living beings that have lived in the past (thousands, millions of years) or traces of their activity that are preserved generally in sedimentary rocks. So, there are different types of fossils:

  • Petrified and permineralized fossils: are those corresponding to the classical definition of fossil in which organic or hollow parts are replaced with minerals (see next section). Its formation can leave internal or external molds in which the original material may disappear.

    cangrejo herradura, fósil, cosmocaixa, mireia querol rovira, horseshoe crab
    Petrified fossil of horseshoe crab and its footsteps. CosmoCaixa. Photo: Mireia Querol Rovira
  • Ichnofossils (trace fossils): traces of the activity of a living being that are recorded in the rock and give information about the behavior of the species. They may be changes in the environment (nests and other structures), traces (footprints), stools (coprolites -excrements-, eggs …) and other traces such as scratches, bites…
    Cosmocaixa, huevos, dinosaurio, nido, mireia querol rovira
    Dinosaur eggs (nest). CosmoCaixa. Photo: Mireia Querol Rovira

    coprolitos, cosmocaixa, excrementos fósiles, mireia querol rovira
    Coprolites, CosmoCaixa. Photo: Mireia Querol Rovira
  • Amber: fossilized resin of more than 20 million years old. The intermediate state of amber is called copal (less than 20 million years) old. The resin, before becoming amber can trap insects, arachnids, pollen… in this case is considered a double fossil.

    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
    Piece of amber with insects inside, CosmoCaixa. Photo: Mireia Querol Rovira
  • Chemical fossils: are fossil fuels like oil and coal, which are formed by the accumulation of organic matter at high pressures and temperatures along with the action of anaerobic bacteria (bacteria that don’t use oxygen for metabolism).
  • Subfossil: when the fossilization process is not completed the remains are known as subfossils. They don’t have more than 11,000 years old. This is the case of our recent ancestors (Chalcolithic).

    Ötzi a subfossil. It is Europe’s oldest natural mummy. He lived during the Chalcolithic (Copper Age) and died 5300 years ago. Photo: Wikimedia Commons
  • Living fossils: name given to today’s living organisms very similar to species extinct. The most famous case is the coelacanth, it was believed extinct for 65 million years until it was rediscovered in 1938, but there are other examples such as nautilus.

    ammonites, nautilus, cosmocaixa, fósil, mireia querol rovira
    Comparison between the shell of a current nautilus (left) with an ammonite of millions of years old (right). CosmoCaixa. Photo: Mireia Rovira Querol
  • Pseudofossils: are rock formations that seem remains of living beings, but in reality they are formed by geological processes. The best known case is pyrolusite dendrites that seem plants. 
Infiltraciones de priolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol
Pirolusita infiltrations in limestone. CosmoCaixa. Photo: Mireia Querol

Obviously fossils became more common after the appearance of hard parts (shells, teeth, bones …), 543 million years ago (Cambrian Explosion). The fossil record prior to this period is very scarce. The oldes tknown fossils are stromatolites, rocks that still they exist today formed by the precipitation of calcium carbonate because of the activity of photosynthetic bacteria.

The science of fossils is Paleontology.

stromatolite, estromatòli, estromatolito, mireia querol rovira, fossil, fósil
Stromatolite 2,800 million years old, Australian Museum. Photo: Mireia Querol Rovira

HOW A FOSSIL IS FORMED?

The fossilization can occur in five ways:

  • Petrifaction: is the replacement of organic material by minerals from the remains of a living being buried. An exact copy of the body is obtained in stone. The first step of petrificationis  permineralizationthe pores of the body are filled with mineral but organic tissue is unchanged. It is the most common method of fossilized bones).
  • Gelling: the body becomes embedded in the ice and don’t suffer transformations .
  • Compression : the dead body is on a soft layer of soil, such as clay, and is covered by layers of sediment .
  • Inclusion : organisms trapped in amber, or petroleum .
  • Impression: organisms leave impressions in the mud and the trace is preserved until the clay hardens.
    Fossilization processes and resulting fossils. Unknown author

    UTILITY OF FOSSILS

  • Fossils give us information on how living things were in the past, resulting in evidence of the biological evolution and help to establish the lineages of living things today.
  • Allow analyzing of cyclical phenomena such as climate change, atmosphere-ocean dynamics and even orbital perturbations of the planets.
  • Those who are of a certain age can be use to date the rocks in where they are found (guide fossils).
  • They give information of geological processes such as the movement of the continents, the presence of ancient oceans, formation of mountains…
  • The chemical fossils are our main source of energy .
  • They give climate information from the past, for example, studying the growth of rings in fossilized trunks or deposition of organic matter in the glacial varves.
    mireia querol rovira, tronco fósil, xilópalo, AMNH
    Fossil trunks where growth rings are observed. American Museum of Natural History. Photo: Mireia Querol Rovira

    DATING FOSSILS

    To determine the age of fossils there are indirect methods (relative dating) and direct (absolute dating). As there is no perfect method and accuracy decreases with age, the sites are often dated with more than one technique.

    RELATIVE DATING

    The fossils are dated according to the context in which they are found, if they are associated with other fossils (guide fossils) or objects of known age and it depends on the stratum they are found.

    In geology, stratums are different levels of rocks that are ordered by their depth: according to stratigraphy, the oldest ones are found at greater depths, while the modern ones are more superficial, as the sediments have not had much time to deposit on the substrate. Obviously if there are geological disturbances dating would be wrong if there were only this method.

    stratigraphic chart fossils
    Stratigraphic timescale. Picture: Ray Troll

    ABSOLUTE DATING

    This methods are more accurate and are based on the physical characteristics of matter.

    RADIOMETRIC DATING

    They are based on the rate of decay of radioactive isotopes in rocks and fossils. Isotopes are atoms of the same element but with different number of neutrons in their nuclei. Radioactive isotopes are unstable, so they are transformed into a more stable ones at a rate known to scientists emitting radiation. Comparing the amount of unstable isotopes to stable in a sample, scientits can estimate the time that has elapsed since the fossil or rock formed.

    Carbon 14 cycle. Unknown author
    Carbon-14 cycle. Unknown author
  • Radiocarbon (Carbon-14): in living organisms, the relationship between C12 and C14 is constant, but when they die, this relationship changes: the uptake of C14 stops and decay with a descomposing rate of 5730 years. Knowing the difference between C12 and C14 of the sample, we can date when the organism died. The maximum limit of this method are 60,000 years, therefore only applies to recent fossils.
  • Aluminum 26-Beryllium 10: it has the same application as the C14, but has a much greater decaying period, allowing  datings up to 10 datings millions of years, and even up to 15 million years.
  • Potassium-Argon (40K/40Ar): is used to date rocks and volcanic ash older than than 10,000 years old. This was the method used to date the Laetoli footprints, the first traces of bipedalism of our lineage left by Australopithecus afarensis.
  • Uranium Series (Uranium-Thorium): various techniques with uranium isotopes. They are sed in mineral deposits in caves (speleothems) and in calcium carbonate materials (such as corals).
  • Calcium 41: allows to date bones in a time interval from 50,000 to 1,000,000 years .

PALEOMAGNETIC DATING

The magnetic north pole has changed throughout the history of Earth and its geographical coordinates are known in different geological eras.

Some minerals have magnetic properties and are directed towards the north magnetic pole when in aqueous suspension, for example clays. But when laid on the ground, they are fixed to the position that the north magnetic pole was at the time. If we look at what coordinates are oriented such minerals at the site, we can associate it with a particular time.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposition of magnetic particles oriented towards the magnetic north pole. Source: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

This dating is used on clay remains and as the magnetic north pole has been several times in the same geographical coordinates, you get more than one date. Depending on the context of the site, you may discard some dates to reach a final dating.

THERMOLUMINESCENCE DATING AND  OPTICALLY STIMULATED LUMINESCENCE (OSL)

Certain minerals (quartz, feldspar, calcite …) accumulate in its crystal structure changes due to radioactive decay of the environment. These changes are cumulative, continuous and time dependent to radiation exposure. When subjected to external stimuli, mineral emits light due to these changes. This luminescence is weak and distinct as apply heat (TL), visible light (OSL) or infrared (IRSL).

Fluorite's thermoluminescence. Photo: Mauswiesel
Fluorite’s thermoluminescence. Photo: Mauswiesel

Can be dated samples that were protected from sunlight and heat to more than 500 ° C, otherwise the “clock” is reset as the energy naturally releases.

ELECTRON PARAMAGNETIC RESONANCE (ESR)

The ESR (electro spin resonance) involves irradiating the sample and measuring the energy absorbed by the sample depending on the amount of natural radiation which it has been subjected during its history. It is a complex method which you can get more information here.

REFERENCES

Coneixent els fòssils i la seva edat

A All You Need Is Biology sovint fem referència als fòssils per explicar el passat dels éssers vius. Però què és exactament un fòssil i com es forma? Per a què serveixen els fòssils? T’has preguntat mai com ho fa la ciència per saber l’edat d’un fòssil? Segueix llegint per descobrir-ho!

QUÈ ÉS UN FÒSSIL?

Si penses en un fòssil, segurament el primer que et ve al cap és un os de dinosaure o una petxina petrificada que et vas trobar al bosc, però un fòssil és molt més. Els fòssils són restes (completes o parcials) d’éssers vius que van viure en el passat (milers, milions d’anys) o rastres de la seva activitat que queden conservats (generalment en roques sedimentàries). Així doncs, existeixen diferents tipus de fòssils:

  • Petrificats i permineralitzats: són els que corresponen a la definició clàssica de fòssil en què les parts orgàniques o buides són substituïdes per minerals (veure apartat següent). La seva formació pot deixar motlles interns o externs (per exemple, de petxines) en el qual el material original pot desaparèixer. La fusta fossilitzada d’aquesta manera es coneix com a  xilòpal.

    cangrejo herradura, fósil, cosmocaixa, mireia querol rovira
    Fòssil petrificat de cranc ferradura i les seves petjades, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Icnofòssils: restes de l’activitat d’un ésser viu que queden registrades en la roca i donen informació sobre el comportament de les espècies. Poden ser modificacions de l’entorn (nius i altres construccions), empremtes (icnites), deposicions (copròlits excrements-, ous…) i altres marques com esgarrapades, mossegades…
    Cosmocaixa, huevos, dinosaurio, nido, mireia querol rovira
    Ous de dinosaure (niu). CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira

    coprolitos, cosmocaixa, excrementos fósiles, mireia querol rovira
    Copròlits, CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira
  • Ambre: resina fòssil de més de 20 milions d’antiguitat. Abans passa per un estat intermedi que s’anomena copal (menys de 20 milions d’anys). La resina, abans de passar a ambre, pot atrapar insectes, aràcnids, pol·len… en aquest cas es consideraria un doble fòssil.

    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
    Peça d’ambre a la lupa amb insectes al seu interior, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Fòssils químics: són els combustibles fòssils, com el petroli i el carbó, que es van formar per l’acumulació de matèria orgànica a altes pressions i temperatures juntament amb l’acció de bacteris anaerobis (que no utilitzen oxigen per al seu metabolisme).
  • Subfòssil: quan el procés de fossilització no s’ha completat (per haver passat poc temps, o les condicions perquè es donés la fossilització no van ser propícies) les restes es coneixen com subfòssils. No tenen més de 11.000 anys d’antiguitat. És el cas dels nostres avantpassats més recents (Edat dels Metalls).
Ötzi, un subfòssil. És la mòmia natural més antiga d’Europa. Va viure durant el Calcolític (Edat de Coure) i va morir fa 5.300 anys. Foto: Wikimedia Commons
    • Fòssil vivent: nom que es dóna a éssers vius actuals molt semblants a organismes ja extingits. El cas més famós és el del celacant, que es creia extingit des de feia 65 milions d’anys fins que va ser redescobert el 1938, però hi ha altres exemples com els nàutils.

      ammonites, nautilus, cosmocaixa, fósil, mireia querol rovira
      Comparació entre la closca d’un nautilus actual (esquerra) i un ammonit de milions d’anys d’antiguitat (dreta). CosmoCaixa. Foto :Mireia Querol Rovira
    • Pseudofòssils: són formacions a les roques que semblen restes d’éssers vius, però en realitat s’han format per processos geològics. El cas més conegut són les dendrites de pirolusita, que semblen vegetals.

      Infiltraciones de priolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol
      Infiltracions de priolusita en lloses calcàries, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol

Lògicament els fòssils es van fer més comuns a partir de l’aparició de parts dures (petxines, dents, ossos…), fa 543 milions d’anys (Explosió del Cambrià). El registre fòssil anterior a aquest període és molt escàs. Els fòssils més antics que es coneixen són els estromatòlits, roques formades per la precipitació de carbonat càlcic a causa de l’activitat de bacteris fotosintètics que encara existeixen en l’actualitat.

La ciència que estudia els fòssils és la Paleontologia .

stromatolite, estromatòli, estromatolito, mireia querol rovira, fossil, fósil
Estromatòlit de 2.800 milions d’anys d’antiguitat, Australian Museum. Foto: Mireia Querol Rovira

COM ES FORMA UN FÒSSIL?

La fossilització es pot donar de cinc maneres diferents:

    • Petrificació: és la substitució de la matèria orgànica per substàncies minerals de les restes d’un ésser viu enterrat. S’obté una còpia exacta de l’organisme en pedra. El primer pas de la petrificació és la permineralització: els porus de l’organisme estan farcits de mineral però el teixit orgànic està inalterat. És la fossilització més comú que pateixen els ossos.
    • Gelificació: l’organisme queda incrustat en el gel i no pateix gairebé transformacions.
    • Compressió: l’organisme mort queda sobre una capa tova del sòl, com el fang, i queda cobert per capes de sediments.
    • Inclusió : els organismes queden atrapats en ambre o petroli.
    • Impressió: els organismes deixen impressions en el fang i es conserva la marca fins que el fang s’endureix.
Processos de fossilització i fòssils resultants. Autor desconegut

UTILITAT DELS FÒSSILS

  • Els fòssils ens donen informació de com eren els éssers vius en el passat, resultant una evidència de la evolució biològica i una ajuda per establir els llinatges dels éssers vius actuals.
  • Permeten analitzar fenòmens cíclics com canvis climàtics, dinàmiques atmosfera-oceà i fins i tot les pertorbacions orbitals dels planetes.
  • Els que són exclusius d’una determinada època permeten datar amb força exactitud les roques en què es troben (fòssils guia).
  • Donen informació de processos geològics com el moviment dels continents, presència d’antics oceans, cadenes muntanyoses…
  • Els fòssils químics són la nostra principal font d’energia actual.
  • Donen informació sobre el clima del passat, per exemple, estudiant els anells de creixement dels troncs fòssils o les deposicions de matèria orgànica en les varves glacials.

    mireia querol rovira, tronco fósil, xilópalo, AMNH
    Troncs fòssils on s’observen anells de creixement. American Museum of Natural History. Foto: Mireia Querol Rovira

DATACIÓ DELS FÒSSILS

Per conèixer l’edat dels fòssils existeixen mètodes indirectes (datació relativa) i directes (datació absoluta). Com que no hi ha cap mètode perfecte i la precisió disminueix amb l’antiguitat, els jaciments se solen datar amb més d’una tècnica.

DATACIÓ RELATIVA

Els fòssils es daten segons el context en el qual han estat trobats, si estan associats a altres fòssils (fòssils guia) o objectes dels que es coneix l’edat i segons l’estrat en el qual es troben.

En geologia, els estrats són els diferents nivells de roques que s’ordenen segons la seva profunditat: segons la estratigrafia, els més antics són els que es troben a major profunditat, mentre que els més moderns són els més superficials, ja que els sediments no han tingut tant de temps per dipositar-se al substrat. Lògicament si hi ha moviments de terres i alteracions geològiques la datació seria incorrecta si només existís aquest mètode.

Esquema de las eras geológicas y estratso con sus correspondientes fósiles. Fuente
Esquema de les eres geològiques i estrats amb els seus corresponents fòssils. Font

DATACIÓ ABSOLUTA

És més precisa i es basa en les característiques físiques de la matèria.

DATACIÓ RADIOMÈTRICA

Es basa en la velocitat de desintegració d’isòtops radioactius presents en roques i fòssils. Els isòtops són àtoms del mateix element però amb diferent quantitat de neutrons en el seu nucli . Els isòtops radioactius són inestables, pel que es transformen en altres més estables a una velocitat coneguda pels científics emetent radiació. Comparant la quantitat d’isòtops inestables amb els estables en una mostra, la ciència pot estimar el temps que ha transcorregut des que es va formar el fòssil o roca.

carbono 14
Esquema del cicle del Carboni 14. Font
  • Radiocarboni (Carboni-14): en organismes vius, la relació entre el C12 i el C14 és constant, però quan moren, aquesta relació canvia ja que el C14 deixa de incorporar-se al cos i el que queda es descomposa radioactivament en un període de semidesintegració de 5730 anys. Coneixent la diferència entre el C12 i C14 de la mostra, podrem datar quan va morir l’organisme. El límit màxim de datació per aquest mètode són 60.000 anys, per tant només s’aplica a fòssils recents.
  • Beril·li 10-Alumini 26: té la mateixa aplicació que el C14, però té un període de semidesintegració molt més gran, de manera que permet datacions de 10 milions d’anys, i fins i tot de fins a 15 milions d’anys.
  • Potassi-Argó (40K/40Ar): s’utilitza per datar roques i cendres d’origen volcànic de més de 10.000 anys. És el mètode que es va utilitzar per datar les petjades de Laetoli , el primer rastre de bipedisme del nostre llinatge deixat per Australopithecus afarensis.
  • Sèries de l’Urani (Urani-Tori): s’utilitzen diverses tècniques mitjançant els isòtops de l’urani. S’utilitzen en materials de carbonat de calci, (com coralls) i dipòsits minerals en coves (espeleotemes ).
  • Calci 41: permet datar restes òssies en un interval de temps entre 50.000 i 1.000.000 d’anys.

DATACIÓ PER PALEOMAGNETISME

El pol nord magnètic ha anat canviant al llarg de la història de la Terra, i es coneixen les coordenades geogràfiques en diferents èpoques geològiques.

Alguns minerals tenen propietats magnètiques i es dirigeixen cap al pol nord magnètic quan estan en suspensió aquosa, per exemple en les argiles. Però si es dipositen a terra, queden fixats cap a la posició que tenia el pol nord magnètic en aquell moment. Si observem cap a quines coordenades estan orientats aquests minerals al jaciment, el podem associar amb una època determinada.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposició de partícules magnètiques orientades cap al pol nord magnètic. Font: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

Aquesta datació s’utilitza en restes dipositades sobre fons argilosos i com el pol nord magnètic ha estat diverses vegades en les mateixes coordenades geogràfiques, s’obté més d’una data de datació. Segons el context del jaciment, es podran descartar algunes d’aquestes dates fins arribar a una definitiva.

DATACIÓ PER TERMOLUMINISCÈNCIA I LUMINISCÈNCIA ÒPTICA SIMULADA

Certs minerals (quars, feldspat, calcita…) acumulen modificacions en la seva estructura cristal·lina degudes a la desintegració radioactiva de l’entorn. Aquestes modificacions són acumulatives, contínues i dependents del temps d’exposició a la radiació. Quan se sotmet al mineral a estímuls externs, emet llum a causa d’aquestes modificacions. Aquesta luminiscència és molt feble i diferent segons se li apliqui calor (TL), llum visible (OSL) o infrarojos (IRSL).

Termoluminiscencia de la fluorita. Foto: Mauswiesel
Termoluminiscència de la fluorita. Foto: Mauswiesel

Només es poden datar mostres que hagin estat protegides de la llum solar o del calor a més de 500 ºC, ja que llavors es reinicia “el rellotge” en alliberar l’energia de manera natural.

RESSONÀNCIA PARAMAGNÈTICA ELECTRÒNICA (ESR)

La ESR (electro spin ressonance) consisteix a sotmetre la mostra a radiació i mesurar l’energia absorbida per la mostra en funció de la quantitat de radiació a la qual ha estat sotmesa durant la seva història. És un mètode complex del que pots obtenir més informació aquí.

REFERÈNCIES

mireia querol rovira